《2020屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 5.7功能關(guān)系 能量守恒定律學(xué)案》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2020屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 5.7功能關(guān)系 能量守恒定律學(xué)案（8頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第 7 課時(shí)功能關(guān)系能量守恒定律 基礎(chǔ)知識歸納1.能量的概念如果一個(gè)物體能夠?qū)ν庾龉Γ覀兙驼f這個(gè)物體具有能量.因此能量是物體所具有的做功本領(lǐng).能量具有不同的形式，不同形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化，但在轉(zhuǎn)化的過程中，能量的總量保持不變.2.功和能的區(qū)別和聯(lián)系(1)相同點(diǎn)：功和能都是標(biāo)量，單位均為焦耳.(2)不同點(diǎn)：功是過程量，能是狀態(tài)量.(3)關(guān)系：能的形式多種多樣，如機(jī)械能、分子勢能、電能、光能、內(nèi)能、風(fēng)能、原子能.各種形式的能可以相互轉(zhuǎn)化.做功的過程就是能量由一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式的過程.在量值關(guān)系上，做了多少功，就有多少能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化.綜上所述，功是能量轉(zhuǎn)化的量度.做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化

2、的過程，能量的轉(zhuǎn)化是通過做功來實(shí)現(xiàn)的，力做功與能量的轉(zhuǎn)化有對應(yīng)關(guān)系，因此我們利用功和能的關(guān)系分析問題時(shí)，一定要搞清楚有哪些力做功，分別伴隨著哪幾種形式的能之間的轉(zhuǎn)化，什么形式的能增加了，什么形式的能減少了.3.能量守恒定律(1)內(nèi)容：能量既不會(huì)消滅，也不會(huì)創(chuàng)生，它只會(huì)從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變.(2)導(dǎo)致能量守恒定律最后確立的兩類重要事實(shí)是：確認(rèn)了永動(dòng)機(jī)的不可能性和發(fā)現(xiàn)了各種自然現(xiàn)象之間的相互關(guān)系與能量轉(zhuǎn)化.(3)建立能量轉(zhuǎn)化與守恒定律工作最有成效的三位科學(xué)家是：邁爾、焦耳、亥姆霍茲.(4)能量守恒定律的建立，是人類認(rèn)識

3、自然的一次重大飛躍，是哲學(xué)和自然科學(xué)長期發(fā)展和進(jìn)步的結(jié)果.它是最普遍、最重要、最可靠的自然規(guī)律之一，而且是大自然普遍和諧性的表現(xiàn)形式.4.能源和能量耗散(1)能源是人類社會(huì)活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ).人類對能源的利用大致經(jīng)歷了三個(gè)時(shí)期，即柴薪時(shí)期、煤炭時(shí)期、石油時(shí)期.煤炭和石油資源是有限的.大量煤炭和石油產(chǎn)品在燃燒時(shí)排出的有害氣體污染了空氣，改變了大氣的成分.能源短缺和環(huán)境惡化已經(jīng)成為關(guān)系到人類社會(huì)能否持續(xù)發(fā)展的大問題.(2)散失到周圍環(huán)境中的內(nèi)能再也不會(huì)自動(dòng)聚集起來供人類重新利用，這種現(xiàn)象叫做能量耗散.(3)能量耗散表明，在能源的利用過程中，即在能量的轉(zhuǎn)化過程中，能量在數(shù)量上并未減少，但在可利用的品質(zhì)上

4、降低了，從便于利用的變成了不便于利用的了.這是能源危機(jī)更深層次的含意，也是“自然界的能量雖然守恒，但還要節(jié)約能源”的根本原因.(4)能量耗散從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中宏觀過程的方向性.重點(diǎn)難點(diǎn)突破一、如何準(zhǔn)確理解能量守恒定律能量守恒定律應(yīng)從下面兩方面去理解：1.某種形式的能減少，一定存在其他形式的能增加，且減少量和增加量一定相等；2.某個(gè)物體的能量減少，一定存在著其他物體的能量的增加，且減少量和增加量一定相等，這也是列能量守恒定律方程式的兩條基本思路之一.二、列表說明不同的力做功對應(yīng)不同形式的能的改變不同的力做功對應(yīng)不同形式能的變化定量的關(guān)系合外力的功(所有外力的功)動(dòng)能變化合外力對物體做

5、功等于物體動(dòng)能的增量W合Ek2Ek1重力的功重力勢能變化重力做正功，重力勢能減少；重力做負(fù)功，重力勢能增加WGEpEp1Ep2彈簧彈力的功彈性勢能變化彈力做正功，彈性勢能減少；彈力做負(fù)功，彈性勢能增加WFEpEp1Ep2只有重力、彈簧彈力的功不引起機(jī)械能變化機(jī)械能守恒E0除重力和彈力之外的力做的功機(jī)械能變化除重力和彈力之外的力做多少正功，物體的機(jī)械能就增加多少；除重力和彈力之外的力做多少負(fù)功，物體的機(jī)械能就減少多少W除G、F外E續(xù)表：電場力的功電勢能變化電場力做正功，電勢能減少；電場力做負(fù)功，電勢能增加W電Ep一對滑動(dòng)摩擦力的總功內(nèi)能變化作用于系統(tǒng)的一對滑動(dòng)摩擦力一定做負(fù)功，系統(tǒng)內(nèi)能增加QFf

6、l相對三、能量轉(zhuǎn)化的過程中摩擦力做功的特點(diǎn)1.靜摩擦力做功的特點(diǎn)：(1)靜摩擦力可以做正功，也可以做負(fù)功，還可以不做功.(2)相互摩擦的系統(tǒng)內(nèi)，一對靜摩擦力所做功的和總是等于零.2.滑動(dòng)摩擦力做功的特點(diǎn)：(1)滑動(dòng)摩擦力可以對物體做正功，也可以對物體做負(fù)功，還可以不做功.(2)一對滑動(dòng)摩擦力做功的過程中能量的轉(zhuǎn)化有兩種情況：一是相互摩擦的物體之間機(jī)械能的轉(zhuǎn)移；二是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的量值等于滑動(dòng)摩擦力與相對位移的乘積.(3)相互摩擦的系統(tǒng)內(nèi)，一對滑動(dòng)摩擦力所做的功總是負(fù)值，其絕對值恰好等于滑動(dòng)摩擦力與相對位移的乘積，即等于系統(tǒng)損失的機(jī)械能.典例精析1.多種功能關(guān)系的理解【例1】已知貨

7、物的質(zhì)量為m，在某段時(shí)間內(nèi)起重機(jī)將貨物以a的加速度加速升高h(yuǎn)，則在這段時(shí)間內(nèi)敘述正確的是(重力加速度為g)()A.貨物的動(dòng)能一定增加mahmgh B.貨物的機(jī)械能一定增加mahC.貨物的重力勢能一定增加mah D.貨物的機(jī)械能一定增加mahmgh【解析】選項(xiàng)內(nèi)容指向、聯(lián)系分析結(jié)論A動(dòng)能定理，貨物動(dòng)能的增加量等于貨物合外力做的功mah錯(cuò)誤B功能關(guān)系，貨物機(jī)械能的增量等于除重力以外的力做的功而等于合外力做的功錯(cuò)誤C功能關(guān)系，重力勢能的增量對應(yīng)貨物重力做的負(fù)功大小mgh錯(cuò)誤D功能關(guān)系，貨物機(jī)械能的增量為起重機(jī)拉力做的功m(ga)h正確【答案】D【思維提升】準(zhǔn)確把握和對應(yīng)能量變化之間的關(guān)系是解答此類問

8、題的關(guān)鍵.【拓展1】滑塊以速率v1靠慣性沿固定斜面由底端向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)它回到出發(fā)點(diǎn)時(shí)速率變?yōu)関2，且v2v1.若滑塊向上運(yùn)動(dòng)的位移中點(diǎn)為A，取斜面底端重力勢能為零，則( BC )A.上升時(shí)機(jī)械能減少，下降時(shí)機(jī)械能增加B.上升時(shí)機(jī)械能減少，下降時(shí)機(jī)械能也減少C.上升過程中動(dòng)能和勢能相等的位置在A點(diǎn)上方D.上升過程中動(dòng)能和勢能相等的位置在A點(diǎn)下方【解析】由v2mgH即h在A點(diǎn)上方，故C正確.2.摩擦力做功問題【例2】質(zhì)量為M的長木板放在光滑的水平面上，一質(zhì)量為m的滑塊以某一速度沿木板表面從A點(diǎn)滑到B點(diǎn)，在板上前進(jìn)了L，而木板前進(jìn)了l，如圖所示，若滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，求：(1)摩擦力對滑塊和木

9、板做的功；(2)系統(tǒng)產(chǎn)生的焦耳熱；(3)系統(tǒng)損失的動(dòng)量和動(dòng)能.【解析】(1)摩擦力對滑塊做功W1mg(Ll)摩擦力對木板做功W2mgl(2)系統(tǒng)產(chǎn)生的焦耳熱應(yīng)等于系統(tǒng)損失的總動(dòng)能，也等于滑動(dòng)摩擦力與相對位移的乘積，QmgL(3)對于M和m兩物體組成的系統(tǒng)，水平方向只有內(nèi)力(一對摩擦力)而無外力，所以，系統(tǒng)動(dòng)量守恒，系統(tǒng)動(dòng)量未損失，但m動(dòng)量減少，M動(dòng)量增加.系統(tǒng)動(dòng)能的損失EkmgL【思維提升】系統(tǒng)內(nèi)的一對摩擦力對系統(tǒng)的沖量一定為零，而對系統(tǒng)做的功未必為零，要看是一對靜摩擦力還是一對滑動(dòng)摩擦力.【拓展2】電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)水平傳送帶以速度v勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，一質(zhì)量為m的小木塊由靜止輕放在傳送帶上，若小木塊與傳送帶

10、之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，傳送帶足夠長，如圖所示，當(dāng)小木塊與傳送帶相對靜止時(shí)，求：(1)摩擦過程中產(chǎn)生的摩擦熱；(2)電動(dòng)機(jī)因放上小木塊帶動(dòng)傳送帶勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)多輸出的總能量.【解析】(1)小木塊放在傳送帶上，受到滑動(dòng)摩擦力的作用做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，直到與傳送帶同速，此過程：mgma，vat，得出t小木塊與傳送帶的相對滑動(dòng)路程l相vt，所以摩擦過程中產(chǎn)生的摩擦熱Qmgl相mv2(2)由能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律得：電動(dòng)機(jī)因放上小木塊多輸出的能量轉(zhuǎn)化為小木塊的動(dòng)能與摩擦熱，所以E總EkQmv2 易錯(cuò)門診【例3】如圖所示，質(zhì)量為M的木塊放在光滑水平面上，現(xiàn)有一質(zhì)量為m的子彈以速度v0射入木塊中.設(shè)子彈在木塊中所受阻

11、力不變，大小為f，且子彈未射穿木塊.若子彈射入木塊的深度為D，則木塊向前移動(dòng)的距離是多少？系統(tǒng)損失的機(jī)械能是多少？【錯(cuò)解】(1)以木塊和子彈組成的系統(tǒng)為研究對象.系統(tǒng)沿水平方向不受外力，所以沿水平方向動(dòng)量守恒.設(shè)子彈和木塊的共同速度為v，據(jù)動(dòng)量守恒有mv0(Mm)v解得vmv0/(Mm)子彈射入木塊過程中，摩擦力對子彈做負(fù)功fDmv2mv摩擦力對木塊做正功fsMv2式求得f代入式解得s(2)系統(tǒng)損失的機(jī)械能即為子彈損失的動(dòng)能Ekmvmv2mvm()2mv1【錯(cuò)因】錯(cuò)解(1)中錯(cuò)誤原因是對摩擦力對子彈做功的位移確定錯(cuò)誤.子彈對地的位移并不是D，而D打入深度是相對位移.而求解功中的位移都要用對地位

12、移.錯(cuò)解(2)的錯(cuò)誤原因是對這一物理過程中能量的轉(zhuǎn)換不清楚.子彈打入木塊過程中，子彈動(dòng)能減少并不等于系統(tǒng)機(jī)械能減少量.因?yàn)樽訌棞p少的動(dòng)能有一部分轉(zhuǎn)化為木塊的動(dòng)能，有一部轉(zhuǎn)化為焦耳熱.【正解】以子彈、木塊組成系統(tǒng)為研究對象，畫出運(yùn)動(dòng)草圖，如圖所示.系統(tǒng)水平方向不受外力，故水平方向動(dòng)量守恒.據(jù)動(dòng)量守恒定律有mv0(Mm)v(設(shè)v0方向?yàn)檎?解得v子彈打入木塊到與木塊有相同速度過程中摩擦力做功.對子彈：fs子mv2mv對木塊：fs木Mv2由運(yùn)動(dòng)草圖可知s木s子D由式解得s木式聯(lián)立有(Mm)v2mvf(s子s木)(Mm)v2mvfD即fDmv(Mm)v2Ekmv(Mm) mvv【思維提升】子彈和木塊相互作用過程中，子彈的速度由v0減為v，同時(shí)木塊的速度由0增加到v.對于這樣的一個(gè)過程，因?yàn)槠溟g的相互作用力為恒力，所以我們可以從牛頓運(yùn)動(dòng)定律(即f使子彈和木塊產(chǎn)生加速度，使它們速度發(fā)生變化)、能量觀點(diǎn)、動(dòng)量觀點(diǎn)三條不同的思路進(jìn)行研究和分析.類似這樣的問題都可以采用同樣的思路.一般都要先畫好運(yùn)動(dòng)草圖.